第11章-簡單機械和功（功功率機械效率計算題）-2022-2023蘇科版九年級物理上學期期末復習專題精煉

第11章簡單機械和功（功、功率、機械效率計算）【期末題匯編】20222023蘇科版九年級物理上學期期末復習專題精煉一．功率的計算及公式的應用1．（2021秋?南京期末）電動汽車以節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢很快成為城市公交的重要選擇，圖示為某城市公交電動汽車，某次在運載游客時，水平路面上以10m/s的速度勻速行駛了500m，功率恒定為18kW。（1）公交電動汽車行駛過程中受到的阻力是多大？（2）牽引力做了多少功？【答案】（1）公交電動汽車行駛過程中受到的阻力是1800N；（2）牽引力做功9×105J。【解析】解：（1）汽車功率P＝18kW＝1.8×104W由P＝Fv得，汽車的牽引力為：F＝＝＝1800N根據二力平衡可得：汽車受到的阻力為：f＝F＝1800N（2）牽引力做功為：W＝Fs＝1800N×500m＝9×105J。2．（2021秋?淮安區(qū)期末）如圖所示，質量為80kg的騎車者，騎著質量為5kg自行車沿著平直的水平路面，以5m/s的速度勻速行駛，騎行過程中人和車受到的阻力恒為自行車對地面壓力的0.02倍。（g＝10N/kg）（1）騎行過程中人和車受到的阻力是多少？（2）騎車者做功的功率是多少？【答案】（1）騎行過程中人和車受到的阻力是17N；（2）騎車者做功的功率是85W?！窘馕觥拷猓海?）由題意可知，自行車對地面的壓力：F＝G＝mg＝（80kg+5kg）×10N/kg＝850N；由題意可知騎行過程中人和車受到的阻力：f＝F＝850N×0.02＝17N；（2）由騎車者做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，受力平衡，由二力平衡的條件可知騎車者的動力為：F動＝f＝17N，則騎車者做功的功率：。二．實驗測量滑輪組的機械效率3．（2021秋?啟東市期末）小明在測量滑輪組機械效率實驗中，利用滑輪組進行了4次測量，測得數據如表所示。次序鉤碼的重力G/N鉤碼提升高度h/m拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η110.10.70.347.6%220.11.10.360.6%340.12.00.3（1）實驗中他應勻速向上拉動彈簧測力計.（2）第3次實驗測得的機械效率η＝66.7%。（結果保留一位小數）（3）比較1、2兩次實驗數據可知，同一滑輪組，提升物體的重力越大，機械效率越高，第3次拉力做的額外功與第2次相比增大（選填“增大”、“不變”或“減小”），原因是物重增大，摩擦力變大，額外功增加?！敬鸢浮浚?）勻速；（2）66.7%；（3）提升物體的重力；增大；物重增大，摩擦力變大，額外功增加。【解析】解：（1）實驗中應該豎直向上勻速拉動彈簧測力計，以保證拉力大小恒定，便于讀數，此時拉力的大小等于彈簧測力計的示數；（2）由表格第3次實驗數據可得機械效率的大小為：η＝＝×100%＝×100%≈66.7%；（3）分析1、2兩次實驗數據可知，提升物體的重力不同，而提升的高度相同，滑輪組的機械效率不同，且物體重力越大，滑輪組的機械效率越大，故可得結論：同一滑輪組，物重越大，機械效率越高；根據W額＝W總﹣W有＝Fs﹣Gh可得2、3兩次實驗的額外功分別為：W額2＝F2s﹣G2h＝1.1N×0.3m﹣2N×0.1m＝0.13J，W額3＝F3s﹣G3h＝2.0N×0.3m﹣4N×0.1m＝0.2J，所以第3次拉力做的額外功與第2次相比增大了，增大的原因是隨著物重增大，摩擦力變大，額外功增加。4．（2021秋?淮安區(qū)期末）如圖所示，探究影響滑輪組機械效率的因素。選用相同的滑輪和鉤碼，組裝多個滑輪組裝置。（1）選擇a、b裝置是控制滑輪組的連接方式相同，探究的是物體的重力對機械效率的影響。（2）選擇b、d裝置是控制物體的重力相同，探究的是滑輪組的連接方式對機械效率的影響。（3）多次實驗發(fā)現，使用滑輪組所做的額外功均相同。則裝置b、d的機械效率較高，連接方式不影響滑輪組的機械效率?！敬鸢浮浚?）連接方式；物體的重力；（2）物體的重力；連接方式；（3）b、d；連接方式。【解析】解：（1）根據a、b裝置可知，滑輪組的連接方式相同，物體的重力不同，所以探究的是物體重力對滑輪組機械效率的影響；（2）根據b、d裝置可知，滑輪組的連接方式不相同，物體的重力相同，所以探究的是滑輪組的連接方式對滑輪組機械效率的影響；（3）使用滑輪組所做的額外功均相同，提升物體的高度相同，物體的重力越大，根據W＝Gh可知，有用功越大，根據η＝＝知，裝置的機械效率就越大，由此可知，b、d的機械效率越大；根據η＝＝知，滑輪組的連接方式不影響滑輪組機械效率的大小。5．（2021秋?盱眙縣期末）在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，實驗小組用如圖所示的裝置進行了實驗，實驗數據記錄如表所示。序號鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機械效率η12100.83083.3%24101.53036102.23090.9%46152.24590.9%（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動。（2）如果在第一次實驗時，忽略繩重和摩擦，可以計算出動滑輪的重為0.4N。（3）第2次實驗時所做的有用功為0.4J，滑輪組的機械效率是88.9%。（4）分析1、2、3次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物所受重力越大（選填“大”或“小”），滑輪組的機械效率越高。分析3、4次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關（選填“有關”或“無關”）。（5）結合生產生活實際，用滑輪組提升重物時，下列選項中也可提高機械效率的是B。A.增大繩重B.減輕動滑輪重C.加快物體提升的速度【答案】（1）勻速；（2）0.4；（3）0.4；88.9%；（4）大；無關；（5）B。【解析】解：（1）實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動；（2）在第一次實驗時，動滑輪上繩子的段數：n＝＝＝3，忽略繩重和摩擦，根據F＝（G+G動）可得動滑輪的重：G動＝3F﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N；（3）第2次實驗時所做的有用功為：W有用＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；第2次做的總功：W總＝Fs＝1.5N×0.3m＝0.45J；則第2次滑輪組的機械效率：η＝＝×100%≈88.9%；（4）分析1、2、3次實驗的數據可知，使用同一滑輪組提升重物時，重物重力越大，滑輪組的機械效率越高；分析3、4次實驗的數據可知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關；（5）A、增大繩重，增大了額外功，而有用功不變，總功增大，則有用功與總功的比值變小，即機械效率變小，故A錯誤；B、減輕動滑輪重，減小了額外功，而有用功不變，總功減小，則有用功與總功的比值變大，即機械效率變大，故B正確；C、由（4）知，滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度無關，所以v＝可知滑輪組的機械效率與物體提升的速度無關，故C錯誤；故選B。6．（2021秋?海陵區(qū)期末）小華在測量滑輪組機械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤碼重2N，測得的數據如表所示：物理量實驗次數鉤碼總重G/N鉤碼上升的高度h/m測力計示數F/N測力計移動距離s/m機械效率η140.11.80.374%260.12.40.3340.11.40.557%440.21.41.057%（1）在實驗中，測繩端拉力F時，應沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，且在拉動過程中讀數。（2）第2次實驗測得的機械效率為83.3%（結果保留整數）。（3）分析表中數據可知：第4次實驗是用c（a/b/c）圖做的。（4）分析第1、2次實驗數據可知：使用同一滑輪組，增大物重可以提高滑輪組的機械效率，分析第1、3次實驗數據可知：影響滑輪組的機械效率高低的因素主要是動滑輪的重力。（5）分析第3、4次實驗數據可知，滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關。【答案】（1）勻速；（2）83.3%；（3）c；（4）增大物重；動滑輪的重力；（5）3、4?！窘馕觥拷猓海?）在測繩端拉力時，需豎直向上勻速拉動測力計，且在拉動時讀數；（2）第2次實驗測得的機械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；（3）第4次實驗s為h的5倍，所以滑輪組由5段繩子承擔物重，所以第4次實驗是由c圖做的；（4）由數據知第1、2次實驗中，s為h的3倍，所以滑輪組由3段繩子承擔物重，而第1次實驗物體的重力為4N，第2次被提升的物重為6N，所以第1次實驗是用a圖做的、第2次實驗是用b圖做的；由數據知第3次實驗中，s為h的5倍，所以滑輪組由5段繩子承擔物重，所以第3次是用c圖做的；分析第1、2次實驗，兩次所用滑輪組相同，但第2次物重大于第1次物重，機械效率也大于第1次的機械效率，所以可得使用同一滑輪組，提高物重可以提高滑輪組的機械效率；分析第1、3次實驗，兩次提升物體的重力相同，第3次實驗的動滑輪較重，而機械效率較低，所以可得使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數越多、越重，滑輪組的機械效率越小，所以分析第1、3次實驗數據可知：影響滑輪組的機械效率高低的因素主要是動滑輪的重力；（5）第3、4次實驗只是改變了物體被提升的高度，機械效率沒變，所以可得滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關。三．滑輪（組）的機械效率7．（2021秋?儀征市期末）在“測滑輪組機械效率”的實驗中，已知物體的質量為400g，動滑輪的質量為50g，物體上升的高度為了10cm．小明按正確方法操作，讀出彈簧測力計的示數為1.6N，求：（1）滑輪組所做的有用功為多少？（2）滑輪組的機械效率為多少？【答案】（1）滑輪組所做的有用功為0.4J；（2）滑輪組的機械效率為83.3%?！窘馕觥拷猓海?）物體的重力：G＝mg＝400×10﹣3kg×10N/kg＝4N，滑輪組所做的有用功：W有＝Gh＝4N×10×0.01m＝0.4J；（2）由圖可知n＝3，繩子自由端移動的距離s＝nh＝3×10×0.01m＝0.3m，拉力做的總功：W總＝Fs＝1.6N×0.3m＝0.48J，滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%。8．（2021秋?阜寧縣期末）如圖所示，搬運工人用200N的拉力（方向不變）將木箱勻速提升4m，用了20s，木箱重360N，動滑輪重20N。求此過程中：（1）有用功及總功；（2）額外功及該裝置的機械效率；（3）克服木箱重力做功的功率及拉力的功率?！敬鸢浮浚?）有用功為1440J，總功為1600J；（2）額外功為160J，該裝置的機械效率為90%；（3）克服木箱重力做功的功率為72W，拉力的功率為80W。【解析】解：（1）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×4m＝8m，有用功：W有＝Gh＝360N×4m＝1440J，總功：W總＝Fs＝200N×8m＝1600J；（2）額外功：W額＝W總﹣W有＝1600J﹣1440J＝160J，該裝置的機械效率：η＝×100%＝×100%＝90%；（3）克服木箱重力做功的功率：P有＝＝＝72W，拉力的功率：P總＝＝＝80W。9．（2021秋?海門市期末）如圖，塔式起重機上的滑輪組勻速吊起重物時，所用的拉力為5×103N，重物升高2m，此過程中滑輪組的機械效率為80%，g取10N/kg。求：（1）拉力做的總功；（2）有用功與物重；（3）若克服摩擦和鋼繩重所做的功為5.0×103J，求動滑輪重?！敬鸢浮浚?）拉力做的總功是3×104J；（2）有用功是2.4×104J，物重是1.2×104N；（3）若克服摩擦和鋼繩重所做的功為5.0×103J，動滑輪重是500N。【解析】解：（1）拉力做的總功：W總＝Fs＝5×103N×3×2m＝3×104J，（2）滑輪組的機械效率η＝得，有用功為：W有＝W總η＝3×104J×80%＝2.4×104J，由W有＝Gh可得物重：G＝＝＝1.2×104N，（3）由W有+W額＝W總可得，額外功：W額＝W總﹣W有＝3×104J﹣2.4×104J＝0.6×104J，克服動滑輪重力所做的額外功：W動＝W額﹣W1＝0.6×104J﹣5.0×103J＝1000J，則動滑輪的重力：G動＝＝＝500N，10．（2021秋?常州期末）用如圖所示滑輪組勻速提起重600N的貨物，勻速上升2m，不計繩重和摩擦，此時滑輪組的機械效率為80%。（1）求此時繩端的拉力F；（2）若繩子最大能承受300N的拉力，此滑輪組的機械效率最大是多少？【答案】（1）此時繩端的拉力F為250N；（2）若繩子最大能承受300N的拉力，此滑輪組的機械效率最大約是83.3%?！窘馕觥拷猓海?）由圖可知，n＝3，則滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝＝80%，解得：F＝250N；（2）不計繩重和摩擦，由F＝（G+G動）可得，動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝3×250N﹣600N＝150N；若繩子最大能承受300N的拉力，則提升物體的最大重力：G′＝nF′﹣G動＝3×300N﹣150N＝750N，不計繩重和摩擦，則此時滑輪組的機械效率：η′＝＝＝＝≈83.3%。11．（2021秋?丹陽市期末）如圖所示，小明用動滑輪在時間5s內將重為80N的物體豎直向上勻速提升了1m，施加的力F為50N。（1）繩端移動的速度是多少？（2）拉力F做功的功率為多少？（3）提升該物體時動滑輪的機械效率是多少？【答案】（1）繩端移動的速度是0.4m/s；（2）拉力F做功的功率為20W；（3）提升該物體時動滑輪的機械效率是80%?！窘馕觥拷猓海?）由圖知，使用動滑輪時，n＝2，繩端移動的距離：s＝2h＝2×1m＝2m，繩端移動的速度：v＝＝＝0.4m/s；（2）拉力F做的功：W總＝Fs＝50N×2m＝100J，拉力做功的功率：P＝＝＝20W；（3）有用功：W有＝Gh＝80N×1m＝80J，動滑輪的機械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。12．（2021秋?溧陽市期末）體重為500N的工人師傅用如圖所示滑輪組提升建筑材料，在400N的拉作用下，使重為700N建筑材料勻速直上升了2m。不計繩重和摩擦，繩子承受拉足夠。求：（1）該過程中拉力做的功W拉。（2）此過程滑輪組的機械效率η。（3）該工人利用此滑輪組能提起物體的最大重力G物最大?！敬鸢浮浚?）該過程中拉力做的功W拉為1600J；（2）此過程滑輪組的機械效率η是87.5%；（3）該工人利用此滑輪組能提起物體的最大重力G物最大為900N。【解析】解：（1）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×2m＝4m，拉力做的總功：W拉＝Fs＝400N×4m＝1600J；（2）滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝＝87.5%；（3）因為不計繩重和摩擦時（G+G動），所以動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×400N﹣700N＝100N，使用滑輪組時人向下的最大拉力大小等于人自身的重力，即F最大＝G人＝500N，因為不計繩重和摩擦時（G+G動），所以用此滑輪組能提升的最大物重：G物最大＝nF最大﹣G動＝2×500N﹣100N＝900N。13．（2021秋?鎮(zhèn)江期末）用如圖所示的滑輪組將重200N的貨物在20s內勻速提升5m的過程中，所用拉力F＝120N，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦。（1）求上述過程中的有用功W有用。（2）求上述過程中拉力的功率PF。（3）求滑輪組的機械效率η?！敬鸢浮浚?）上述過程中的有用功W有用為1000J；（2）上述過程中拉力的功率PF為60W；（3）滑輪組的機械效率η為83.3%?！窘馕觥拷猓海?）滑輪組對物體做的有用功：W有用＝Gh＝200N×5m＝1000J；（2）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×5m＝10m，拉力做的總功：W總＝Fs＝120N×10m＝1200J，拉力做功的功率：PF＝＝＝60W；（3）滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%。14．（2021秋?高郵市期末）用如圖所示的滑輪組在5s內將一個重200N的物體勻速提升4m，所用的拉力F為125N，不計繩重及摩擦，求：（1）滑輪組對物體做的功；（2）拉力做功的功率；（3）滑輪組的機械效率。【答案】（1）滑輪組對物體做的功為800J；（2）拉力做功的功率為200W；（3）滑輪組的機械效率為80%?！窘馕觥拷猓海?）滑輪組對物體做的有用功：W有＝Gh＝200N×4m＝800J；（2）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離s＝nh＝2×4m＝8m，拉力做的總功：W總＝Fs＝125N×8m＝1000J，拉力做功的功率：P＝＝＝200W；（3）滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。15．（2021秋?東臺市期末）如圖工人用250N的力F將重為400N的物體在10s內勻速提升2m。不計繩重和摩擦，求：（1）工人對物體做的有用功；（2）拉力F做功的功率；（3）若將重為900N的物體提升相同高度，此滑輪組的機械效率。【答案】（1）工人對物體做的有用功為800J；（2）拉力F做功的功率為100W；（3）若將重為900N的物體提升相同高度，此滑輪組的機械效率為90%?！窘馕觥拷猓海?）有用功：W有＝Gh＝400N×2m＝800J；（2）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×2m＝4m，拉力做的總功：W總＝Fs＝250N×4m＝1000J，拉力做功的功率：P＝＝＝100W；（3）因為不計繩重和摩擦時F＝（G+G動），所以動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×250N﹣400N＝100N，則滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝＝＝90%。16．（2021秋?亭湖區(qū)期末）如圖所示，用滑輪組勻速提升一個重為400N的物體，物體在10s內豎直上升了1m，人拉繩的力為250N。不計繩重和摩擦.求：（1）該過程中的有用功W有；（2）人拉繩子做功的功率；（3）該裝置的機械效率η？【答案】（1）該過程中的有用功為400J；（2）人拉繩子做功的功率為50W；（3）該裝置的機械效率為80%。【解析】解：（1）有用功：W有＝Gh＝400N×1m＝400J；（2）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×1m＝2m，拉力做的總功：W總＝Fs＝250N×2m＝500J，拉力做功的功率：P＝＝＝50W；（3）滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。17．（2021秋?吳江區(qū)期末）用如圖所示的滑輪組勻速提升重為480N的物體，所用拉力為200N，不計繩重和摩擦，將重物提升3m所用時間為10s，求：（1）滑輪組的機械效率。（2）拉力的功率。（3）若物重為1080N，則滑輪組的機械效率多大？【答案】（1）滑輪組的機械效率為80%；（2）拉力的功率為180W；（3）若物重為1080N，則滑輪組的機械效率為90%?！窘馕觥拷猓海?）由圖可知n＝3，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝3×3m＝9m，有用功：W有＝Gh＝480N×3m＝1440J，拉力做的總功：W總＝Fs＝200N×9m＝1800J，則滑輪組的機械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；（2）拉力做功的功率：P＝＝＝180W；（3）因為不計繩重和摩擦時F＝（G+G動），所以動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝3×200N﹣480N＝120N，則物重為1080N時，則滑輪組的機械效率：η'＝＝＝＝＝＝90%。四．斜面的機械效率18．（2021秋?邗江區(qū)期末）如圖所示，用沿斜面方向的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B，運動過程中物體克服摩擦力做了100J的功。已知斜面長s＝10m，高h＝4m。求：（1）運動過程中所做的有用功；（2）斜面的機械效率；（3）推力F大小?！敬鸢浮浚?）運動過程中所做的有用功為400J；（2）斜面的機械效率為80%；（3）推力F的大小為50N?！窘馕觥拷猓海?）運動過程中克服物體的重力做的功；W有用＝Gh＝100N×4m＝400J；（2）推力做的總功：W總＝W有用+W額＝400J+100J＝500J，斜面的機械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；（3）由W總＝Fs得推力：F＝＝＝50N。19．（2021秋?建湖縣期末）在美麗鄉(xiāng)村建設中，政府為某村購置一批健身器材。工人在往車上搬運裝有健身器材的箱子時，用長木板搭了一個3m長的斜面，把120kg的箱子沿斜面勻速推到1m高的車廂上，如圖所示。推箱子做的額外功是300J。（g取10N/kg）求：（1）推箱子做的有用功；（2）斜面的機械效率；（3）沿斜面的推力?！敬鸢浮浚?）推箱子做的有用功為1200J；（2）斜面的機械效率為80%；（3）沿斜面的推力為500N?！窘馕觥拷猓海?）推箱子做的有用功為：W有＝Gh＝mgh＝120kg×10N/kg×1m＝1200J；（2）所做總功為：W總＝W有+W額＝1200J+300J＝1500J；故機械效率為：η＝＝＝80%；（3）由W總＝Fs得，推力為：F＝＝＝500N。五．斜面機械效率的測量實驗20．（2021秋?泰興市期末）小明在“探究斜面的機械效率與哪些因素有關”的活動中，提出了以下猜想：A.對于同一個斜面，是不是所推的物體越重，機械效率越高呢？B.斜面的機械效率可能與斜面的傾斜程度有關；為了驗證自己的猜想，小紅用木板搭成了